基于ANN的水下机械臂仿真控制策略研究

1

作者 唐宇 马胜伟 +4 位作者 马振华 吴洽儿 杨兴泽 王绍敏 黄应邦 《舰船科学技术》 北大核心 2025年第4期76-83,共8页

针对水下机械臂在复杂水流环境下操作精度的提升问题,提出了一种基于自适应神经网络的滑膜控制策略。采用Newton-Euler法构建了适用于恒定均匀水流影响的双关节水下机械臂动力学模型,以提高模型精度并充分考虑实际应用中的环境因素。针... 针对水下机械臂在复杂水流环境下操作精度的提升问题,提出了一种基于自适应神经网络的滑膜控制策略。采用Newton-Euler法构建了适用于恒定均匀水流影响的双关节水下机械臂动力学模型,以提高模型精度并充分考虑实际应用中的环境因素。针对模型中存在的错误和不可预知的外部干扰,设计了融入自适应神经网络的滑膜控制器,有效补偿模型不准确带来的误差,抵抗多种类型的不确定外部扰动,从而显著改善了水下机械臂的轨迹跟踪速度和准确性。通过Matlab/Simulink平台进行仿真实验显示,相比于传统的PD滑模控制算法,提出的自适应神经网络滑膜控制方法在均匀水流干扰下,大大提高了水下机械臂的跟踪响应速度和精度,增强了系统在动态变化水流条件和模型不确定性面前的适应性。该策略的实施不仅提升了控制精度和响应速度,还保证了系统的稳定性,为水下机械臂在现代化海洋牧场等复杂水下作业环境中的应用提供了可行的解决方案。 展开更多

关键词 机械臂 神经网络 滑膜控制 自适应

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导流板对船舶脱硫塔脱硫性能的数值影响

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作者 张溟睿 姜根柱 +3 位作者 王筱蓉 危昊翔 朱源 金张良 《船海工程》 北大核心 2025年第1期53-59,共7页

以I型脱硫塔为研究对象,研究改变导流板结构特性对脱硫过程的影响,利用欧拉-拉格朗日方程的思想,将喷雾液滴设置为离散相,烟雾设置为连续相,创建气液两相流模型;使用ANSYS CFX程序对气液两相流场进行全面模拟,将除雾区域模拟为多孔介质... 以I型脱硫塔为研究对象,研究改变导流板结构特性对脱硫过程的影响,利用欧拉-拉格朗日方程的思想,将喷雾液滴设置为离散相,烟雾设置为连续相,创建气液两相流模型;使用ANSYS CFX程序对气液两相流场进行全面模拟,将除雾区域模拟为多孔介质区域,并考虑电网独立性,为模拟导流板数量和长度的结构特征奠定了基础。结果表明,脱硫塔压降随导流板数量的增加而增大,而导流板数量的变化对烟气冷却效果没有明显影响;脱硫塔压降随导板长度的增加而略有增加,长度L=0.6L_(0)对烟气流场的优化有较好的影响。 展开更多

关键词 I型脱硫塔 气液两相流 导流板 脱硫性能 压降

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串联模式下半主动拍动翼的能量收集性能

3

作者 郑敏 黄振卫 《船海工程》 北大核心 2025年第4期91-95,101,共6页

通过数值模拟的方法,对两个半主动拍动翼的能量收集特性进行研究。考察流向间距和相位差对双翼系统效率的影响,研究发现,双翼系统效率随着流向间距的变化呈正弦函数关系,存在一个最优流向间距,并且这个参数应该呈周期性变化。双翼系统... 通过数值模拟的方法,对两个半主动拍动翼的能量收集特性进行研究。考察流向间距和相位差对双翼系统效率的影响,研究发现,双翼系统效率随着流向间距的变化呈正弦函数关系,存在一个最优流向间距,并且这个参数应该呈周期性变化。双翼系统效率随着相位差的变化仍然呈正弦形式,存在一个最优相位差,可以在固定流向间距的条件下提高能量收集效率。下游翼受到上游翼干扰的程度可以通过调节相位差和流向间距来控制,以增强下游翼的能量收集能力。双翼系统的总效率主要取决于下游翼的影响,只有选择合适的参数组合才能提高总体的能量收集效率。在流向间距为5倍弦长和相位差为180°时,系统效率可以达到39.4%。 展开更多

关键词 串联模式 半主动 尾流影响 能量收集

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船用高压气瓶瓶颈疲劳失效分析及加强检验方案

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作者 丁明泽 李世楷 徐骋曦 《船海工程》 北大核心 2025年第S1期124-128,共5页

针对某新型船用高压气瓶进行气瓶瓶颈疲劳失效分析及设计优化,通过有限元分析发现气瓶瓶颈处存在应力集中,论证轴对称模型有限元分析有效性及有限元分析网格无关性后,将瓶颈长度L、内半径R和肩部圆弧半径r作为瓶颈应力集中的关键因素,... 针对某新型船用高压气瓶进行气瓶瓶颈疲劳失效分析及设计优化,通过有限元分析发现气瓶瓶颈处存在应力集中,论证轴对称模型有限元分析有效性及有限元分析网格无关性后,将瓶颈长度L、内半径R和肩部圆弧半径r作为瓶颈应力集中的关键因素,采取响应曲面及灵敏度分析法,分析关键因素与目标函数最大von-Mises应力间关系,最终据此提出船用高压气瓶优化方案。优化方案经有限元分析得最大von-Mises应力为459.62 MPa,应力值降低28.7%,经试验验证未出现结构性裂纹。基于研究分析,瓶颈内半径与肩部圆弧半径比较小的船用高压气瓶存在的气瓶瓶颈疲劳失效风险,仅采用超声波探伤无法实现有效检测,提出针对该类型船用高压气瓶在检验中需辅以渗透探伤作为加强检验方案。 展开更多

关键词 船用高压气瓶 响应曲面 加强检验方案

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无人水面艇收放技术发展趋势探讨 被引量：31

5

作者 张晓东 刘世亮 +2 位作者 刘宇 胡晓芳 高超 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2018年第6期50-57,共8页

无人水面艇(USV)是当前无人系统研究的热点领域之一,由于USV收放技术涉及到回收引导、对接、挂脱钩等难点而成为目前的前沿研究课题。通过收集整理国内外现有及在研USV的收放技术要点,归纳出USV收放操作过程通常采用吊放式、艉滑道式、... 无人水面艇(USV)是当前无人系统研究的热点领域之一,由于USV收放技术涉及到回收引导、对接、挂脱钩等难点而成为目前的前沿研究课题。通过收集整理国内外现有及在研USV的收放技术要点,归纳出USV收放操作过程通常采用吊放式、艉滑道式、坞舱式3种收放装置。在此基础上,从设备配置、空间需求、波浪影响、母船航速、适应海况、操作情况和收放耗时等方面,分别对上述3种USV收放技术进行对比分析,得出艉滑道式收放技术更适合于USV收放需要的结论。同时,指出当前USV及其收放装置在实现自主收放时需要开展的实用化研究方向,期望能对USV及其收放技术的发展起到一定的指导作用。 展开更多

关键词 无人水面艇 布收回收 对比分析 发展趋势

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喷嘴孔径对喷雾降温性能的影响 被引量：4

6

作者 王小川 贺国 +2 位作者 赵光永 邓洪越 盛伟 《海军工程大学学报》 CAS 北大核心 2013年第4期56-60,共5页

针对发动机排出高温烟气的喷雾降温问题,研究了不同工况下、不同孔径喷嘴喷雾的降温性能,分析了雾滴尺寸和喷雾量对降温性能的影响。结果表明:喷嘴孔径越大,喷雾量越大,烟气降温幅度越大,但喷雾量过大时水雾对烟气测温的准确性产生较大... 针对发动机排出高温烟气的喷雾降温问题,研究了不同工况下、不同孔径喷嘴喷雾的降温性能,分析了雾滴尺寸和喷雾量对降温性能的影响。结果表明:喷嘴孔径越大,喷雾量越大,烟气降温幅度越大,但喷雾量过大时水雾对烟气测温的准确性产生较大影响;雾滴尺寸越小,蒸发时间越短,在有限蒸发时间与运动距离内雾滴和烟气的热交换越充分,但降温幅度有限;喷嘴孔径越小,喷雾停止后排气系统恢复原状态所需时间越短。 展开更多

关键词 发动机 喷嘴 孔径 喷雾冷却 排气系统

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一种新型张力保护自动收放脐带缆绞车装置 被引量：7

7

作者 邓智勇 曾钕钋 张浩立 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2010年第3期107-111,共5页

介绍一种新型张力保护自动收放的脐带缆绞车装置的组成及特点。该装置克服了传统脐带缆绞车全人工操作模式所存在的效率低和安全性差等问题,实现了脐带缆绞车的自动收放和排缆,准确控制脐带缆张力,有效保护脐带缆的安全,大幅提高了潜水... 介绍一种新型张力保护自动收放的脐带缆绞车装置的组成及特点。该装置克服了传统脐带缆绞车全人工操作模式所存在的效率低和安全性差等问题,实现了脐带缆绞车的自动收放和排缆,准确控制脐带缆张力,有效保护脐带缆的安全,大幅提高了潜水器等水下作业设备的工作效率和作业安全性。 展开更多

关键词 脐带缆绞车 自动收放 自动排缆 张力保护

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船舶综合液压推进及其泵马达设计(英文) 被引量：2

8

作者 孙玉清 纪玉龙 陈海泉 《中国航海》 CSCD 北大核心 2007年第2期79-84,共6页

为解决船舶在向大型化、高速化方向发展时船舶主机设计困难,机舱布置不合理以及机动性能差等问题,提出了一种新型船舶推进方式,即船舶综合液压推进。给出了该推进方式的推进原理,通过工况配合特性曲线图,对其工况配合特性进行分析,对该... 为解决船舶在向大型化、高速化方向发展时船舶主机设计困难,机舱布置不合理以及机动性能差等问题,提出了一种新型船舶推进方式,即船舶综合液压推进。给出了该推进方式的推进原理,通过工况配合特性曲线图,对其工况配合特性进行分析,对该推进方式的优缺点进行讨论并对其重要组件液压泵以及马达进行设计计算。结果表明船舶综合液压推进具有其独特的优点,是对现有船舶推进方式的有益补充。 展开更多

关键词 船舶 舰船工程 综合液压推进 泵马达设计 船舶推进方法 工况匹配特性

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柴油机排气集水箱降温特性及其影响因素 被引量：3

9

作者 贺国 王小川 史小营 《海军工程大学学报》 CAS 北大核心 2012年第1期64-67,共4页

针对常规潜艇柴油机排气系统集水箱,分别建立了不同管束结构集水箱的数值模型,并得到了各自内部流场及温度场的分布;分析了细管长度、细管转折形式和布置形式对其冷却降温性能和阻力特性的影响。结果表明:内层管长L1大于外层管长L2的结... 针对常规潜艇柴油机排气系统集水箱,分别建立了不同管束结构集水箱的数值模型,并得到了各自内部流场及温度场的分布;分析了细管长度、细管转折形式和布置形式对其冷却降温性能和阻力特性的影响。结果表明:内层管长L1大于外层管长L2的结构比等管长的结构排气阻力小,降温冷却效果更明显;细管末端的弯管与折管相比,排气阻力小,降温性能更优越。 展开更多

关键词 排气系统 集水箱 流场 温度场 管束

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应用于海洋平台的拖链结构设计与数值分析 被引量：3

10

作者 程科 耿继晨 刘芳华 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2018年第A01期111-114,120,共5页

[目的]拖链作为海洋平台上的管线防护设备,是海工装备研发的关键技术之一。为研究拖链的拓扑关系及其结构强度,以某大型拖链的设计为对象进行研究。[方法]首先,根据内链与外链间的铰接关系和内链板上的铰接孔与圆弧形槽之间的几何尺寸关... [目的]拖链作为海洋平台上的管线防护设备,是海工装备研发的关键技术之一。为研究拖链的拓扑关系及其结构强度,以某大型拖链的设计为对象进行研究。[方法]首先,根据内链与外链间的铰接关系和内链板上的铰接孔与圆弧形槽之间的几何尺寸关系,对拖链进行拓扑分析,以得到影响拖链回转半径尺寸的因素,即拖链旋转角和节距。然后,运用ANSYS Workbench对拖链的结构强度进行分析,得到拖链在空载时的结构响应。并在此基础上保持原有边界条件不变,增大材料密度来模拟拖链承载时的受力状态,最终得到极限承载力。[结结果]结果表明,拖链回转处的铰接轴承受的应力最大。[结论]通过分析,验证了该拖链设计在海洋平台上的应用具有较高的可靠性。 展开更多

关键词 海洋平台 拖链 结构强度 拓扑关系分析 有限元分析

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船用新型电液式激振器动态特性仿真研究 被引量：1

11

作者 蒋更红 白继平 阮健 《中国航海》 CSCD 北大核心 2010年第2期13-18,共6页

船用新型电液激振器能有效地模拟和分析船舶上不同频率的振动。该激振器由2D伺服控制阀和双作用液压缸组成,2D伺服控制阀阀芯的旋转运动和轴向运动分别控制液压缸激振频率和振幅,激振频率由2D伺服控制阀阀芯转速,阀芯台肩沟槽数和阀套... 船用新型电液激振器能有效地模拟和分析船舶上不同频率的振动。该激振器由2D伺服控制阀和双作用液压缸组成,2D伺服控制阀阀芯的旋转运动和轴向运动分别控制液压缸激振频率和振幅,激振频率由2D伺服控制阀阀芯转速,阀芯台肩沟槽数和阀套窗口数决定。电液激振器的整体性能直接受作动器动态特性影响,因此对作动器动态特性研究相当重要。通过综合考虑液压系统的线性与非线性因素,借助MATLAB软件的SIMULINK工具箱进行非线性建模,研究2D伺服控制阀控电液激振器在不同频率输入下,其作动器输出的载荷、位移等动态特性。从而避免了传统研究方法中线性化分析而导致的误差。将仿真结果与实验结果相对比,验证了电液激振器仿真研究的准确性。 展开更多

关键词 船舶、舰船工程 电液、激振器 动态特性 2D伺服控制阀 零开口、正开口

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铝合金表面涂覆纳米氧化铈掺杂氧化钛及其耐腐蚀性研究 被引量：2

12

作者 宗波 董恒平 赵大田 《舰船科学技术》 北大核心 2016年第24期184-186,共3页

耐腐蚀性对于船用铝合金材料而言至关重要。对铝合金材料进行纳米氧化物涂覆使其具有非常优越的耐腐蚀性。本文以氧化铈为原料,采用草酸沉淀法得到氧化铈溶胶,并将之与氧化钛溶胶混合的方法制备得到铝合金表面的纳米氧化铈掺杂氧化钛,... 耐腐蚀性对于船用铝合金材料而言至关重要。对铝合金材料进行纳米氧化物涂覆使其具有非常优越的耐腐蚀性。本文以氧化铈为原料,采用草酸沉淀法得到氧化铈溶胶,并将之与氧化钛溶胶混合的方法制备得到铝合金表面的纳米氧化铈掺杂氧化钛,同时对不同掺杂比例的氧化铈和氧化钛对铝合金表面耐腐蚀性的影响进行研究,得到耐腐蚀性最好状态下的纳米氧化物掺杂比和热处理温度。 展开更多

关键词 铝合金 氧化铈 氧化钛 耐腐蚀性

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潜艇舱室氯酸盐化学供氧装置研究进展

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作者 王馨博 张垚鹏 +3 位作者 张晚晚 许莹 陈菊娜 蒋以山 《舰船科学技术》 北大核心 2025年第9期1-8,共8页

当前,氯酸盐化学供氧装置被各国海军广泛应用于潜艇舱室氧气供应中。本文分析了潜艇舱室氯酸盐化学供氧装置的工作原理与装置组成,分别从提高供氧稳定性、增强本质热安全性、防止外部污染和控制毒害气体释放4个方面归纳了近年来氯酸盐... 当前,氯酸盐化学供氧装置被各国海军广泛应用于潜艇舱室氧气供应中。本文分析了潜艇舱室氯酸盐化学供氧装置的工作原理与装置组成,分别从提高供氧稳定性、增强本质热安全性、防止外部污染和控制毒害气体释放4个方面归纳了近年来氯酸盐化学供氧装置的研究进展,指出未来需要在建立实际条件下的氯酸盐催化分解过程及动力学特征认知、深化对金属燃料与催化剂耦合效应的理解与运用、明晰毒害气体来源与生成机制等方向继续深入开展研究工作。本文可为潜艇舱室新型化学供氧装置的设计开发提供参考。 展开更多

关键词 潜艇 舱室 化学供氧 氯酸盐 供氧装置

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潜艇排气集水箱内部流场及温度场的数值模拟 被引量：2

14

作者 王小川 杨立 薛蒙 《舰船科学技术》 2010年第4期109-112,共4页

常规潜艇通常在通气管状态航行时进行充电,排气集水箱的应用可以有效防止海水倒灌进柴油机。本文对某型排气集水箱建立了三维数值模型,对其内部流场及温度场进行了数值模拟,得到了内部流场、温度场和压力场的分布,并分析了细管长度对内... 常规潜艇通常在通气管状态航行时进行充电,排气集水箱的应用可以有效防止海水倒灌进柴油机。本文对某型排气集水箱建立了三维数值模型,对其内部流场及温度场进行了数值模拟,得到了内部流场、温度场和压力场的分布,并分析了细管长度对内部温度和压力变化的影响。结果表明,内部气流的回流及旋转有利于降低排气噪声;冷却水的流动可以起到很好的降温效果;适当缩短内部细管的长度可以增强冷却降温效果,使温降从48.3 K提高到了68 K。 展开更多

关键词 排气集水箱 流场 温度场 数值分析

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船舶保障系统FMEA分析 被引量：1

15

作者 韩宗真 向平 郑卉凌 《舰船科学技术》 北大核心 2012年第6期129-131,共3页

船舶保障系统是一个典型的多阶段复杂任务系统。根据系统特点,对FMEA方法进行分析比较,在此基础上采用了基于流程的系统级FMEA分析方法,对系统的故障模式及影响进行了分析,给出分析结论,提出预防改进措施和应急对策,对于提高船舶保障系... 船舶保障系统是一个典型的多阶段复杂任务系统。根据系统特点,对FMEA方法进行分析比较,在此基础上采用了基于流程的系统级FMEA分析方法,对系统的故障模式及影响进行了分析,给出分析结论,提出预防改进措施和应急对策,对于提高船舶保障系统的任务可靠性具有重要意义。 展开更多

关键词 船舶保障系统 可靠性 FMEA

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水下容器开启过程流场特性仿真研究 被引量：1

16

作者 颜凤 李罡 彭泽明 《舰船科学技术》 北大核心 2017年第8期124-127,共4页

水下容器开启过程中,海水快速灌入容器内,对载体的平衡产生较大的影响。采用Mixture多相流计算模型求解气液两相流场,网格更新方法采用域动分层法,对不同开启角度进行数值计算。结果表明:开启角度越小,容器底部压力和容器内部进水量波... 水下容器开启过程中,海水快速灌入容器内,对载体的平衡产生较大的影响。采用Mixture多相流计算模型求解气液两相流场,网格更新方法采用域动分层法,对不同开启角度进行数值计算。结果表明:开启角度越小,容器底部压力和容器内部进水量波动越大,且峰值越大,随着开启角度的增大,两者波动范围有所减缓,研究成果可为水下容器总体设计、系统使用流程优化提供理论支撑。 展开更多

关键词 水下容器 Mixture模型 多相流 压力场

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海上吊艇架系统建模及被动式抗摆系统设计及仿真 被引量：2

17

作者 冯启荣 《舰船科学技术》 北大核心 2017年第20期168-170,共3页

海上吊艇架设备主要负责小型舰艇的放置和回收,在海上救援等紧急作业领域有重要的作用。在某些高海况的作业环境下(如大风、海浪等),吊艇架上的小型舰艇会产生猛烈的摇晃,不仅对小型舰艇的结构和艇载设备产生损害,还会导致吊艇架的机械... 海上吊艇架设备主要负责小型舰艇的放置和回收,在海上救援等紧急作业领域有重要的作用。在某些高海况的作业环境下(如大风、海浪等),吊艇架上的小型舰艇会产生猛烈的摇晃,不仅对小型舰艇的结构和艇载设备产生损害,还会导致吊艇架的机械结构破坏,引发严重的事故。因此,研究海上吊艇架系统的抗摆原理,设计新型的吊艇架抗摆系统对提高吊艇架的可靠性、安全性具有重要的意义。本文通过对大型舰船的吊艇架结构建立动力学模型,设计了一种新型的被动式抗摆系统,并对该抗摆系统的结构原理和工作流程进行了系统的介绍。 展开更多

关键词 吊艇架 抗摆系统 动力学模型 可靠性

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风电维护船连接器结构强度分析

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作者 谢云平 张裕堂 孔祥明 《船海工程》 北大核心 2015年第1期158-161,165,共5页

以海上风电维护船连接器为研究对象,考虑风电维护船连接器系泊状态下的运动,计算不同浪向条件下连接器的受力情况,对连接器进行结构强度分析,结果表明,连接结构强度能满足维护船系泊使用要求。

关键词 风电维护 连接器 结构强度 有限元分析

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船尾整流鳍绕流的数值计算 被引量：5

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作者 丁举 蔡荣泉 钱文豪 《船舶力学》 EI 1999年第4期25-33,共9页

本文采用通量差分分裂型上风差分格式（FDSU）求解不可压缩三维RANS方程，忽略自由面影响，用孔点法对HSVA船后体加装平板整流鳍进行了绕流计算，避免了流场中由于鳍的存在而引起的坐标线的分叉、多值等网格奇异现象。本文考虑了整流鳍... 本文采用通量差分分裂型上风差分格式（FDSU）求解不可压缩三维RANS方程，忽略自由面影响，用孔点法对HSVA船后体加装平板整流鳍进行了绕流计算，避免了流场中由于鳍的存在而引起的坐标线的分叉、多值等网格奇异现象。本文考虑了整流鳍的尺寸、攻角和垂向安装位置对流场的影响，此工作为整流鳍的优化设计提供了有意义的信息，也为探索船尾水动力节能装置的节能机理提供了基础。 展开更多

关键词 绕流 船舶 船尾 整流鳍 数值计算

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船舶爬壁机器人电磁吸附设计分析 被引量：5

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作者 韩力春 王黎明 闫晓玲 《船海工程》 北大核心 2022年第5期102-107,112,共7页

针对船舶爬壁机器人吸附力不可调的问题,采用电磁吸附方法,将电磁铁作为吸附装置吸附力来源,并非以往的只将电磁吸附作为辅助吸附,对爬壁机器人进行力学分析并据此设计电磁铁,根据应力张量法建立永磁铁和电磁铁的有限元仿真模型,对比二... 针对船舶爬壁机器人吸附力不可调的问题,采用电磁吸附方法,将电磁铁作为吸附装置吸附力来源,并非以往的只将电磁吸附作为辅助吸附,对爬壁机器人进行力学分析并据此设计电磁铁,根据应力张量法建立永磁铁和电磁铁的有限元仿真模型,对比二者的磁力-间距变化情况,结果表明,所设计的电磁铁可以满足安全吸附要求且比永磁铁吸附力稍大;电磁吸附爬壁机器人可根据不同工况调整吸附力大小以适应工作需求。 展开更多

关键词 电磁吸附 爬壁机器人 力学分析 应力张量法 有限元

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